存储器EEPROM和flash

一、EEPROM和flash的区别

存储器分为两大类:ram和rom。
ram就不讲了,今天主要讨论rom。
rom最初不能编程,出厂什么内容就永远什么内容,不灵活。后来出现了prom,可以自己写入一次,要是写错了,只能换一片,自认倒霉。人类文明不断进步,终于出现了可多次擦除写入的EPROM,每次擦除要把芯片拿到紫外线上照一下,想一下你往单片机上下了一个程序之后发现有个地方需要加一句话,为此你要把单片机放紫外灯下照半小时,然后才能再下一次,这么折腾一天也改不了几次。历史的车轮不断前进,伟大的EEPROM出现了,拯救了一大批程序员,终于可以随意的修改rom中的内容了。
EEPROM的全称是“电可擦除可编程只读存储器”,即Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory。是相对于紫外擦除的rom来讲的。但是今天已经存在多种EEPROM的变种,变成了一类存储器的统称。

狭义的EEPROM:
这种rom的特点是可以随机访问和修改任何一个字节,可以往每个bit中写入0或者1。这是最传统的一种EEPROM,掉电后数据不丢失,可以保存100年,可以擦写100w次。具有较高的可靠性,但是电路复杂/成本也高。因此目前的EEPROM都是几十千字节到几百千字节的,绝少有超过512K的。

flash:
flash属于广义的EEPROM,因为它也是电擦除的rom。但是为了区别于一般的按字节为单位的擦写的EEPROM,我们都叫它flash。
flash做的改进就是擦除时不再以字节为单位,而是以块为单位,一次简化了电路,数据密度更高,降低了成本。上M的rom一般都是flash。
flash分为nor flashnand flash。nor flash数据线和地址线分开,可以实现ram一样的随机寻址功能,可以读取任何一个字节。但是擦除仍要按块来擦。
nand flash同样是按块擦除,但是数据线和地址线复用,不能利用地址线随机寻址。读取只能按页来读取。(nandflash按块来擦除,按页来读,norflash没有页)
由于nandflash引脚上复用,因此读取速度比nor flash慢一点,但是擦除和写入速度比nor flash快很多。nand flash内部电路更简单,因此数据密度大,体积小,成本也低。因此大容量的flash都是nand型的。小容量的2~12M的flash多是nor型的。
使用寿命上,nand flash的擦除次数是nor的数倍。而且nand flash可以标记坏块,从而使软件跳过坏块。nor flash 一旦损坏便无法再用。
因为nor flash可以进行字节寻址,所以程序可以在nor flash中运行。嵌入式系统多用一个小容量的nor flash存储引导代码,用一个大容量的nand flash存放文件系统和内核。

如何避免损坏或者丢失数据?

丢数据的原因主要有突然掉电、写入不完全、存储器件的使用寿命等。
软件方面:

  • 调试系统或现场使用时,建议使用软件复位,避免人为频繁的通过断电实现复位操作;有断电必要时,将打印信息添加如“系统加载完成”、“数据保存完毕”等指示说明后操作
  • 软件采取Flash均衡保存算法,高效地调整更改数据时擦除的Flash区域大小;
  • 可将数据先写入内存或者铁电存储器,然后定期的再将数据搬移到大的存储器里面,减少直接断Nand-Flash、EMMC擦写次数;
  • 在程序中加入或者提高电源电量检测的阈值,程序上保证所有电源系统下的芯片在此阈值上均可以正常工作;
  • 读写过程中仔细对坏块表进行维护更新,避免程序写入坏块。读取数据时对ECC校验,确保读取数据无误
    硬件方面:
  • 用法上避免在Flash擦除或写入过程中人为突然掉电;
  • 设计好处理控制核心的电源系统,防止CPU等在启动、运行中,电源系统因瞬时变化引起的纹波等情况;
  • 搭配掉电检测电路,在检测到外部电源掉电的同时,及时迅速关闭文件系统,停止向文件系统内写数据的操作;
  • 添加文件系统电源域UPS电源,乃至整机掉电续航工作电源;
  • 对于使用EEPROM等小容量存储的用户而言,可以考虑使用高可靠性的铁电材料加工制成的铁电非易失性存储器FRAM来替换。FRAM可以像RAM一样快速读写。数据在掉电后可以保存10年,且其读写寿命高达100亿次,比EEPROM和其他非易失性记忆体系统可靠性更高,结构更简单,功耗低等优点。
posted @ 2022-01-04 18:48  sgggr  阅读(132)  评论(0编辑  收藏  举报